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立体構造に基づく蛋白質合成マシーナリーの動作機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11169204
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

濡木 理  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (10272460)

研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
32,700千円 (直接経費: 32,700千円)
2002年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2001年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2000年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
1999年度: 20,400千円 (直接経費: 20,400千円)
キーワード遺伝情報変換 / タンパク質合成 / アミノアシルtRNA合成酵素 / トランスファーRNA / RNAの転写後修飾 / DNA複製 / X線結晶構造解析 / 蛋白質合成 / RNA転写後修飾 / RNAスプライシング
研究概要

本研究の目的は、遺伝情報の変換過程(複製、転写、翻訳)に携わる酵素およびRNAの高次構造を決定し、生物マシーナリーとしての動作機構を解明することにある。本年は、まず超好熱古細菌Methanococcus jannashii由来のチロシルtRNA合成酵素(TyrRS)とtRNA^<Tyr>とL-チロシンの複合体の結晶構造を2.0解能で決定し、真核型TyrRSによるtRNAの認識機構を解明し、さらにアンバーサプレッサーtRNA^<Tyr>を効率よくチャージするTyrRS変異体をデザイン、調製することに成功した(論文投稿中)。本古細菌のTyrRSは、大腸菌のtRNA^<Tyr>とクロスリアクトすることがないため、本TyrRSとアンバーサプレッサーtRNA^<Tyr>を大腸菌内で発現させることによって、アンバー終止コドンに21番目の非天然型アミノ酸を取り込ませることが本研究により可能になった。さらに、大腸菌由来TyrRSに2つの変異を入れることによって3-ヨードチロシンをtRNA^<Tyr>にチャージする変異体TyrRSを作り出すことに成功し、この変異体TyrRSと3-ヨードチロシンとの複合体の結晶構造解析を行い、変異体TyrRSが非天然型アミノ酸を認識する構造的基盤を明らかにした。tRNAの3ユ末端のトリミングを行うRNase PHの結晶構造を2.7解能で決定し、3ユ末端のCCA配列直前まで正確に削りこむ機構を推定した(論文改訂中)。また、古細菌由来のクラスICCA付加酵素の結晶構造を2.0解能で決定し、CCA付加酵素の分子進化機構を解明した(論文準備中)。tRNAの修飾過程に関しては、古細菌のtRNAのG15にアーケオシンを導入するアーケオシングアニントランスグリコシラーゼとtRNAの複合体の結晶構造を決定し、酵素がtRNAを大きく変形して、配列非特異的かつ位置特異的に、G15に修飾を入れる機構を解明した(論文改訂中)。さらに、tRNAのG18をメチル化するspoUに関して、酵素とメチル基供与体であるSAMとの複合体の結晶構造を1.5解能で決定し、触媒ドメインに存在する特徴的な結び目構造の持つ役割を解明した(論文準備中)。ヘミメチル化DNAに結合することで、細胞分裂に伴うDNA複製の回数を調節するSeqAタンパク質とDNAの複合体を2.5解能で決定し、ヘミメチル化DNAの認識機構を明らかにした(論文投稿中)。また、DNAの複製開始に関わるDnaAタンパク質とDNAの複合体の結晶構造を2.0&ェ解能で決定し、DNA認識機構を解明した(Nucleic Acid Res., in press)。さらに、ヒト由来EGFとEGFレセプターの複合体の結晶構造を解明し、リガンドによる新規のレセプター活性化機構を明らかにした(Cell,2002)。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (25件)

  • [文献書誌] T.L.Hendrickson, T.K.Nomanbhoy, V.Crecy-Lagard, S.Fukai, O.Nureki et al.: "Mutation Separation of two pathways for editing by a class I tRNA synthetase"Molecular Cell. 9. 353-362 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] R.Ishitani, O.Nureki et al.: "Crystal structure of archaeosine tRNA-guanine transglycosylase"J.Mcl.Biol. 318. 665-667 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] O.Nureki et al.: "An enzyme with a deep trefoil knot for the active-site architecture"Acta Crystallographica D. 58. 1129-1137 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] W.Kagawa, H.Kurumizaka, S.Fukai, R.Ishitani, O.Nureki et al.: "Crystal structure of the human Rad52 protein and its implications for homologous recombination"Molecular Cell. 10. 359-371 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ogiso, R.Ishitani, O.Nureki et al.: "Crystal structure of human epidermal growth factor in complex with the extracellular domains of the receptor"Cell. 110. 775-787 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sekine, O.Nureki et al.: "Two alternative ATP-binding modes mediate tRNA-dependent activation of Glu-tRNA synthetase"EMBO J.. 23. 1-13 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sekine, S., O.Nureki et al.: "Structural basis for anticodon recognition by discriminating glutamyl-tRNA synthetase"Nature Struct. Biol.. 8. 203-206 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kurimoto, K., Fukai, S., O.Nurekiet al.: "Crystal structure of human AUH protein, a single-stranded RNA-binding homologue of enoyl-CoA hydratase"Structure. 9. 1253-1263 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Shimada, A., O.Nureki et al.: "Structural and mutational studies of the recognition of the argine tRNA-specific major identity determinant, A20, by arginyl-tRNA synthetase"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98. 13537-13542 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakama, T., O.Nureki et al.: "Structural basis for the recognition of isoleucyl-adenylate and an antibiotic, mupirocin, by isoleucyl-tRNA synthetase"J. Biol. Chem.. 276. 47387-47393 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] TanaKa, Y.^*, O.Nureki^* et al.(^*equal contribution): "DNA kink at the contact site with an arginine-rich helix of human centromere protein B"EMBO J.. 20. 6612-6618 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Terada, T.^*, O.Nureki^* et al.(^*equal contribution): "Functional convergence of two lysyl-tRNA synthetases with unrelated topologies"Nature Struct. Biol.. 9(印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 濡木 理: "蛋白質核酸酵素"アミノアシルtRNA合成酵素aaRSのtRNA認識機構. 46, 1651-1660 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kukimoto,M.,O.Nureki et al.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the extracellular domain of the cell surface antigen CD38 complexed with ganglioside"J.Biochemistry. 127. 181-184 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Fukai,S.,O.Nureki et al.: "Structural basis for double-sieve discrimination of the cognate L-valine from L-isoleucine and L-threonine by the complex of tRNA^<Val> and valyl-tRNA"Cell. 103. 793-803 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shimada,A.,O.Nureki,N.Dohmae,K.Takio,and S.Yokoyama: "Gene cloning, expression, crystallization, and preliminary X-ray analysis of Thermus thermophilus arginyl-tRNA synthetase"Acta Crystallographica D. 57. 272-275 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Sekine,S.,O.Nureki,A.Shimada,D.G.Vassylyev and S.Yokoyama: "Structural basis for anticodon recognition by discriminating glutamyl-tRNA synthetase"Nature Structural Biol.. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Sekine,S.,A.Shimada,O.Nureki. et al.: "Crucial role of the HIGH-loop lysine for the catalytic activity of arginyl-tRNA synthetase"J.Biol.Chem.. (in press).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Handa, N., O. Nureki et al.: "Structural basis for recognition of the tra mRNA precursor by the Sex-lethal protein"Nature. 398. 579-585 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sekine, S., O. Nureki., M. Tateno, and S. Yokoyama: "The identity determinants required for the discrimination between tRNA (Glue) and tRNA (Asp) by glutamyl-tRNA synthetase from Escherichia coli"Eur. J. Biochem.. 261. 354-360 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nureki, O. et al.: "Proofreading by isoleucyl-transfer RNA synthetase"Science. 283. 459a (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Mechulam, Y., Schmitt, L. Maveyraud, C. Zelwer, O, Nuerki, et al.: "Crystal structure of Escherichia coli methionyl-tRNA synthetase highlights species-specific features"J. Mol. Biol.. 294. 1287-1297 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sugiura, I., O. Nureki, et al.: "The 2.0A crystal structure of Thermus thermophilus methionyl-tRNA synthetase reveals two RNA-binding modules"Structure. 8. 197-208 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kukimoto, M., O. Nureki et al.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the extracellular domain of the cell surface antigen CD38 complexed with ganglioside"J. Biochemistry. 27. 181-184 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 濡木理: "化学と工業"tRNAへのアミノ酸の結合-その起源と進化-. 50,181-189 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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